আধুনিক পদার্থবিজ্ঞানের সূচনা — বহুনির্বাচনি প্রশ্ন ও সমাধান
HSC পদার্থবিজ্ঞান ২য় পত্রের ৮ম অধ্যায়। এখানে ৭৭৬টি প্রশ্ন আছে — বোর্ড, ঢাবি, বুয়েট আর মেডিকেল ভর্তি পরীক্ষা থেকে বাছাই করা, প্রতিটার নিচে পূর্ণ ব্যাখ্যা দেওয়া। উত্তর দেখার আগে নিজে একবার চেষ্টা করে নিও।
৭৭৬ প্রশ্ন
২য় পত্র
অধ্যায় ৮
পাতা ৮/৩৯
-
১৪১
একটি ফোটনের শক্তি 3.1 eV হলে এর তরঙ্গদৈর্ঘ্য কত?
- ক 400 nm
- খ 620 nm
- গ 310 nm
- ঘ 800 nm
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) 400 nm
λ = 1240E (eV) = 12403.1
= 400 nm — বেগুনি অঞ্চলের আলো। -
১৪২
5 × 10¹⁴ Hz কম্পাঙ্কের একটি ফোটনের শক্তি কত জুল? (h = 6.6 × 10⁻³⁴ Js)
- ক 3.3 × 10⁻¹⁹ J
- খ 3.3 × 10⁻²⁰ J
- গ 1.3 × 10⁻¹⁹ J
- ঘ 6.6 × 10⁻¹⁹ J
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) 3.3 × 10⁻¹⁹ J
E = hf = 6.6 × 10⁻³⁴ × 5 × 10¹⁴
= 3.3 × 10⁻¹⁹ J। -
১৪৩
6.6 × 10⁻¹⁰ m তরঙ্গদৈর্ঘ্যের ফোটনের ভরবেগ কত? (h = 6.6 × 10⁻³⁴ Js)
- ক 10⁻²² kg ms⁻¹
- খ 10⁻²⁶ kg ms⁻¹
- গ 10⁻²⁰ kg ms⁻¹
- ঘ 10⁻²⁴ kg ms⁻¹
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) 10⁻²⁴ kg ms⁻¹
p = hλ = 6.6 × 10⁻³⁴6.6 × 10⁻¹⁰
= 10⁻²⁴ kg ms⁻¹। -
১৪৪
9 × 10⁻¹⁹ J শক্তির একটি ফোটনের গতিশীল ভর কত?
- ক 10⁻³³ kg
- খ 3 × 10⁻²⁷ kg
- গ 10⁻³¹ kg
- ঘ 10⁻³⁵ kg
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) 10⁻³⁵ kg
m = Ec² = 9 × 10⁻¹⁹9 × 10¹⁶
= 10⁻³⁵ kg — মনে রাখতে হবে, স্থির ভর কিন্তু শূন্যই। -
১৪৫
সূর্যপৃষ্ঠের তাপমাত্রা প্রায় 6000 K। ভিনের সূত্রে সর্বোচ্চ তীব্রতার তরঙ্গদৈর্ঘ্য কত? (ভিন ধ্রুবক 2.9 × 10⁻³ m·K)
- ক 2900 Å
- খ 9600 Å
- গ 600 Å
- ঘ 4830 Å
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) 4830 Å
λm = 2.9 × 10⁻³6000 ≈ 4.83 × 10⁻⁷ m
= 4830 Å — দৃশ্যমান অঞ্চলের একেবারে মাঝখানে, তাই সূর্যের আলো আমাদের চোখে সবচেয়ে উপযোগী। -
১৪৬
একটি কৃষ্ণবস্তুর পরম তাপমাত্রা দ্বিগুণ করলে নিঃসৃত শক্তি কতগুণ হবে?
- ক 2 গুণ
- খ 4 গুণ
- গ 16 গুণ
- ঘ 8 গুণ
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) 16 গুণ
E ∝ T⁴ → E₂E₁ = 2⁴
= 16 গুণ। -
১৪৭
620 nm তরঙ্গদৈর্ঘ্যের একটি উৎস 3.2 W ক্ষমতায় আলো ছাড়ছে। প্রতি সেকেন্ডে কতটি ফোটন নির্গত হয়?
- ক 10¹⁹
- খ 10¹⁷
- গ 10²¹
- ঘ 10¹⁵
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) 10¹⁹
প্রতি ফোটনের শক্তি = 2 eV = 2 × 1.6 × 10⁻¹⁹ = 3.2 × 10⁻¹⁹ J
n = 3.23.2 × 10⁻¹⁹ = 10¹⁹ টি। -
১৪৮
সূচন কম্পাঙ্ক (threshold frequency) কাকে বলে?
- ক যে ন্যূনতম কম্পাঙ্কের আলোতে ধাতু থেকে ইলেকট্রন নির্গত হতে শুরু করে
- খ যে সর্বোচ্চ কম্পাঙ্কে ইলেকট্রন নির্গত হয়
- গ আলোর গড় কম্পাঙ্ক
- ঘ ধাতুর নিজস্ব কম্পাঙ্ক
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) যে ন্যূনতম কম্পাঙ্কের আলোতে ধাতু থেকে ইলেকট্রন নির্গত হতে শুরু করে
প্রতিটি ধাতুর একটি নির্দিষ্ট ন্যূনতম কম্পাঙ্ক f₀ আছে; এর নিচের আলোতে যত উজ্জ্বলই হোক, কোনো ইলেকট্রন বেরোয় না।
এটি ধাতুর প্রকৃতির ওপর নির্ভর করে, আলোর তীব্রতার ওপর নয়। -
১৪৯
কার্য অপেক্ষক (work function) কী?
- ক ধাতুপৃষ্ঠ থেকে একটি ইলেকট্রন মুক্ত করতে প্রয়োজনীয় ন্যূনতম শক্তি
- খ ইলেকট্রনের সর্বোচ্চ গতিশক্তি
- গ আপতিত ফোটনের শক্তি
- ঘ ধাতুর মোট অভ্যন্তরীণ শক্তি
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) ধাতুপৃষ্ঠ থেকে একটি ইলেকট্রন মুক্ত করতে প্রয়োজনীয় ন্যূনতম শক্তি
কার্য অপেক্ষক W = hf₀ — পৃষ্ঠ থেকে একটি ইলেকট্রনকে সদ্য মুক্ত করতে যতটুকু শক্তি লাগে।
এটি ধাতুভেদে ভিন্ন; সিজিয়ামের কম (প্রায় 2 eV), প্লাটিনামের অনেক বেশি। -
১৫০
আইনস্টাইনের আলোক তড়িৎ সমীকরণ কোনটি?
- ক hf = W + Kmax
- খ hf = W − Kmax
- গ hf = WKmax
- ঘ hf = W ÷ Kmax
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) hf = W + Kmax
hf = W + Kmax
অর্থাৎ ফোটনের শক্তির কিছু অংশ ইলেকট্রনকে মুক্ত করতে খরচ হয়, বাকিটা তার গতিশক্তি হয়।
তাই Kmax = hf − hf₀। -
১৫১
কার্য অপেক্ষক ও সূচন কম্পাঙ্কের সম্পর্ক কোনটি?
- ক W = hf₀
- খ W = h ÷ f₀
- গ W = h + f₀
- ঘ W = f₀h
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) W = hf₀
সূচন কম্পাঙ্কের ফোটনের পুরো শক্তিই ইলেকট্রন মুক্ত করতে খরচ হয়, গতিশক্তি থাকে না।
তাই W = hf₀ = hcλ₀। -
১৫২
সূচন কম্পাঙ্কের চেয়ে কম কম্পাঙ্কের অতি উজ্জ্বল আলো ফেললে কী হবে?
- ক অল্প কিছু ইলেকট্রন নির্গত হবে
- খ বেশি ইলেকট্রন নির্গত হবে
- গ কোনো ইলেকট্রনই নির্গত হবে না
- ঘ ইলেকট্রনের গতিশক্তি বেড়ে যাবে
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) কোনো ইলেকট্রনই নির্গত হবে না
প্রতিটি ফোটনের শক্তি hf < W — একটি ফোটন একটি ইলেকট্রনকে মুক্ত করার মতো শক্তি দিতে পারছে না।
তীব্রতা বাড়ালে ফোটনের সংখ্যা বাড়ে, প্রতিটির শক্তি নয়। তাই কোনো ইলেকট্রনই বেরোবে না — এটিই তরঙ্গতত্ত্বের সবচেয়ে বড় ব্যর্থতা। -
১৫৩
আলোর তীব্রতা বাড়ালে (কম্পাঙ্ক অপরিবর্তিত) কী বাড়ে?
- ক ইলেকট্রনের সর্বোচ্চ গতিশক্তি
- খ নির্গত ইলেকট্রনের সংখ্যা তথা ফটো-কারেন্ট
- গ সূচন কম্পাঙ্ক
- ঘ কার্য অপেক্ষক
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) নির্গত ইলেকট্রনের সংখ্যা তথা ফটো-কারেন্ট
তীব্রতা বাড়ালে প্রতি সেকেন্ডে বেশি ফোটন আসে, তাই বেশি ইলেকট্রন বের হয় — ফটো-কারেন্ট বাড়ে।
কিন্তু প্রতিটি ফোটনের শক্তি একই থাকায় Kmax একটুও বাড়ে না। -
১৫৪
আপতিত আলোর কম্পাঙ্ক বাড়ালে নির্গত ইলেকট্রনের সর্বোচ্চ গতিশক্তির কী হয়?
- ক কমে যায়
- খ রৈখিকভাবে বেড়ে যায়
- গ অপরিবর্তিত থাকে
- ঘ শূন্য হয়ে যায়
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) রৈখিকভাবে বেড়ে যায়
Kmax = hf − W — এটি f-এর সাথে রৈখিকভাবে বাড়ে।
ঢাল h, আর W কেবল রেখাটিকে নিচে সরায়। তীব্রতা এই রেখার ওপর কোনো প্রভাব ফেলে না। -
১৫৫
আলোক তড়িৎ নিঃসরণে কত সময় লাগে?
- ক কয়েক সেকেন্ড
- খ প্রায় তাৎক্ষণিক, 10⁻⁹ সেকেন্ডেরও কম
- গ কয়েক মিনিট
- ঘ আলোর তীব্রতার ওপর নির্ভর করে ঘণ্টাও লাগতে পারে
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) প্রায় তাৎক্ষণিক, 10⁻⁹ সেকেন্ডেরও কম
ফোটন-ইলেকট্রন সংঘর্ষ একবারেই ঘটে, শক্তি জমা করার দরকার হয় না — তাই নিঃসরণ প্রায় তাৎক্ষণিক।
তরঙ্গতত্ত্বে ম্লান আলোর জন্য কয়েক ঘণ্টা অপেক্ষার হিসাব আসত, যা পরীক্ষার সাথে মেলে না। -
১৫৬
আলোক তড়িৎ ক্রিয়ায় একটি ফোটন কয়টি ইলেকট্রন মুক্ত করতে পারে?
- ক দুইটি
- খ অসংখ্য
- গ কোনোটিই নয়
- ঘ সর্বোচ্চ একটি
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) সর্বোচ্চ একটি
ফোটন তার সমগ্র শক্তি একটিমাত্র ইলেকট্রনকে দিয়ে দেয় — শক্তি ভাগাভাগি হয় না।
এই এক-ফোটন-এক-ইলেকট্রন সম্পর্কই ব্যাখ্যা করে কেন ফটো-কারেন্ট আলোর তীব্রতার সমানুপাতিক। -
১৫৭
কার্য অপেক্ষক কীসের ওপর নির্ভর করে?
- ক আপতিত আলোর তীব্রতার ওপর
- খ ধাতুর প্রকৃতি ও পৃষ্ঠের অবস্থার ওপর
- গ আপতিত আলোর কম্পাঙ্কের ওপর
- ঘ ধাতুর আকারের ওপর
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) ধাতুর প্রকৃতি ও পৃষ্ঠের অবস্থার ওপর
কার্য অপেক্ষক ধাতুর নিজস্ব ধর্ম — ধাতুর প্রকৃতি ও পৃষ্ঠের অবস্থা এটি ঠিক করে।
আলোর তীব্রতা বা কম্পাঙ্ক বদলালেও W বদলায় না; শুধু নির্গত ইলেকট্রনের সংখ্যা বা গতিশক্তি বদলায়। -
১৫৮
ক্ষারীয় ধাতু (সিজিয়াম, পটাশিয়াম) আলোক তড়িৎ কোষে ব্যবহৃত হয় কেন?
- ক এরা সবচেয়ে সস্তা
- খ এদের গলনাঙ্ক বেশি
- গ এদের কার্য অপেক্ষক কম, তাই দৃশ্যমান আলোতেই ইলেকট্রন ছাড়ে
- ঘ এরা আলো প্রতিফলিত করে
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) এদের কার্য অপেক্ষক কম, তাই দৃশ্যমান আলোতেই ইলেকট্রন ছাড়ে
সিজিয়ামের কার্য অপেক্ষক প্রায় 2 eV — তাই দৃশ্যমান আলোতেই (যার ফোটন শক্তি 2–3 eV) ইলেকট্রন বেরিয়ে আসে।
প্লাটিনামের মতো ধাতুর W অনেক বেশি, সেখানে অতিবেগুনি রশ্মি লাগে। -
১৫৯
আলোক তড়িৎ ক্রিয়া কী প্রমাণ করে?
- ক আলোর তরঙ্গ প্রকৃতি
- খ আলোর তির্যকতা
- গ আলোর বেগ ধ্রুব
- ঘ আলোর কণা প্রকৃতি
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) আলোর কণা প্রকৃতি
আলো যদি অবিচ্ছিন্ন তরঙ্গ হতো, সূচন কম্পাঙ্কের কোনো অর্থ থাকত না।
সূচন কম্পাঙ্ক, তাৎক্ষণিক নিঃসরণ ও তীব্রতা-নিরপেক্ষ Kmax — তিনটিই প্রমাণ করে আলো নির্দিষ্ট শক্তির কণা (ফোটন) হিসেবে আচরণ করছে। -
১৬০
ফটো-কারেন্ট ও প্রয়োগ করা ধনাত্মক বিভবের লেখচিত্রে সম্পৃক্ত প্রবাহ (saturation current) কীসের ওপর নির্ভর করে?
- ক আপতিত আলোর কম্পাঙ্কের ওপর
- খ কার্য অপেক্ষকের ওপর
- গ প্রয়োগ করা বিভবের ওপর
- ঘ আপতিত আলোর তীব্রতার ওপর
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) আপতিত আলোর তীব্রতার ওপর
বিভব বাড়াতে বাড়াতে একসময় নির্গত সব ইলেকট্রনই সংগ্রাহকে পৌঁছে যায় — তখন প্রবাহ আর বাড়ে না, এটিই সম্পৃক্ত প্রবাহ।
এর মান নির্গত ইলেকট্রনের সংখ্যার সমানুপাতিক, অর্থাৎ আলোর তীব্রতার ওপর নির্ভরশীল।
আধুনিক পদার্থবিজ্ঞানের সূচনা নিয়ে পরীক্ষা দাও
শুধু এই অধ্যায়ের প্রশ্ন দিয়ে একটা এক্সাম বানাও — সময় ধরে, নেগেটিভ মার্কিংসহ।